Диагностика неисправностей хроматографа: 10 типичных проблем и способы их решения

Почему хроматографы выходят из строя и как этого избежать

Газовый хроматограф является сложным аналитическим прибором, состоящим из множества узлов и устройств, каждый из которых требует периодического технического обслуживания. В зависимости от комплектации хроматографического комплекса, интенсивности использования оборудования, условий эксплуатации, режимов анализа и типов анализируемых проб зависит периодичность технического обслуживания.

Для некоторых конфигураций и анализов этот период может составлять раз в год — как правило, техобслуживание и ремонт совмещают с поверкой. Для других сложных комплексов с анализом сложных и «грязных» проб может потребоваться более частое обслуживание — раз в 3–6 месяцев. Операциям технического обслуживания хроматографа и дополнительного оборудования обучают наши специалисты, чтобы пользователи могли самостоятельно выполнять необходимые работы.

Своевременное техническое обслуживание помогает поддерживать работоспособность оборудования, но полностью исключить неприятности и поломки невозможно. Ниже мы приведём 10 самых типичных неисправностей хроматографа, их причины и рекомендации по устранению, с которыми могут столкнуться хроматографисты в повседневной работе.

Проблема 1: Отсутствие хроматографических пиков

Возможные причины:

• Засорилась игла дозирующего шприца – проба не вводится в хроматограф. Игла может забиться кусочками септы при проколе шприцем;
• Негерметичность системы – утечка в испарителе, в местах подключения колонок, лайнера или септы испарителя;
• Сломалась капиллярная колонка – разрыв или сильное загрязнение;
• Низкая температура термостата колонок, испарителя, крана или другого устройства ввода. Проблема часто возникает при подборе новых режимов или анализе новых проб.

Способы устранения:

• Прочистить иглу шприца или заменить шприц;
• Заменить уплотняющие прокладки, кольца, муфты, втулки. Заменить или подтянуть септу испарителя;
• Заменить колонку или склеить с помощью специальных соединителей;
• Повысить температуру, проверить и исключить наличие холодных зон на пути пробы.

Проблема 2: Дрейф базовой линии

Тип дрейфа	Возможные причины	Способы устранения
Монотонный восходящий	Грязный детектор, грязь в колонке, новая некондиционированная колонка, грязь с септы/лайнера испарителя	Провести ТО детектора, кондиционировать колонку, отрезать 0,5–1 м со стороны входа, промыть колонку растворителем, заменить септу/лайнер
Резкий восходящий	Грязь в колонке с химическим повреждением фазы, перегрев колонки	Проверить герметичность, заменить септу, кондиционировать колонку, проверить максимальную допустимую температуру по паспорту
Нисходящий	Поток газа изменяется с температурным градиентом, плохое качество газа, не продутые газовые магистрали	Проверить давление в баллоне, создать метод с постоянным потоком, продуть газовые линии
Нестабильный	Загрязнение детектора, негерметичности в газовых линиях, загрязнение газа-носителя, низкое давление в баллоне	Почистить устройство, устранить утечки, заменить баллон, восстановить фильтры

Важный диагностический приём: проведите холостой анализ с заглушенной «ногой» детектора и при комнатной температуре термостата колонок. Если базовая линия улучшилась – проблема в колонке или испарителе. Если нет – в детекторе или газовых линиях.

Проблема 3: Уменьшение отклика детектора (низкие пики)

Если время удерживания в норме:

• Низкая чувствительность детектора – как правило, снижение происходит не резко. Проанализируйте события с момента нормальной работы: замена баллона с газом, колонки, септы, лайнера;
• Загрязнение детектора – промойте, почистите детектор;
• Негерметичность системы на участке от устройства ввода до детектора – часть пробы не доходит до детектора.

Если время удерживания увеличилось:

• Уменьшение расхода газа-носителя из-за утечки на участке регулятор – устройство ввода;
• Разбит лайнер испарителя – замените лайнер.

Дополнительные причины уменьшения высот пиков:

• Изменился режим деления пробы в испарителе;
• Фракционирование при вводе пробы в испаритель (для тяжёлых компонентов предпочтителен прямой ввод on-column);
• Необратимая сорбция пробы в лайнере и/или колонке;
• Утечка в шприце (проявляется на газоплотных шприцах при старении уплотнительных свойств поршня);
• Засорение иглы шприца – прочистите иглу гидроударом: извлеките поршень, влейте растворитель сверху, вставьте поршень до конца и резко переместите (осторожно, есть риск согнуть);
• Изменение концентрации пробы из-за испарения, деградации или зависимости от температуры/pH;
• Разрушение пробы на лайнере – используйте только деактивированные лайнеры.

Проблема 4: Плохое разрешение пиков

Возможные причины:

• Снижение эффективности колонки – происходит из-за старения фазы (естественный и неизбежный процесс) или разрушения фазы в результате неправильной эксплуатации (перегрев при кондиционировании). Не превышайте максимально допустимую температуру колонки. Если в термостате несколько колонок, для кондиционирования высокотемпературных не забывайте снимать низкотемпературные;
• Сильное загрязнение колонки с изменением её свойств – удалите 0,5 - 1 м колонки. Для привитых и закреплённых фаз колонку можно промыть растворителем;
• Коэлюирование с другими компонентами – уменьшите температуру колонки, проверьте появление «хвоста» пика;
• Замена колонки или изменение её размера – после этих процедур метод нужно корректировать. Колонки с одинаковыми параметрами всё равно не бывают абсолютно идентичны.

Проблема 5: «Хвостящие» и «фронтирующие» пики

«Хвостящие» пики – причины:

• Объём паров превышает объём испарителя – уменьшите объём пробы;
• Перегрузка колонки – увеличьте деление пробы в порте ввода, уменьшите её объём, применяйте разбавление;
• Проба испаряется слишком медленно, неравномерно или конденсируется – увеличьте температуру испарителя;
• Неправильная установка колонки, неровная обрезка, негерметичность системы – заново обрежьте и переустановите колонку, проверьте герметичность;
• Загрязнён лайнер или септа – проявляется для химически активных компонентов;
• Несоответствие пробы и растворителя – смените растворитель, используйте предколонку;
• Плохая техника ввода – часто связано с неравномерным движением поршня шприца, используйте автодозатор;
• Холодные области или «мёртвые» объёмы в системе – хвостят сильнее пики с большим временем удерживания.

«Фронтирующие» пики (fronting) – причины:

• Перегруз колонки – увеличьте деление пробы, уменьшите объём, применяйте разбавление;
• Плохая техника ввода – используйте автодозатор;
• Несоответствие пробы и растворителя – смените растворитель, используйте предколонку;
• Наложение пика растворителя и компонентов пробы – используйте растворитель с большей разницей в полярности или температуре кипения;
• Неправильно установлена колонка – переустановите колонку.

Проблема 6: Раздвоенные пики

Возможные причины:

• Проба разлагается – проверьте температурную программу, если аналиты нетермостабильны, уменьшите температуру испарителя, замените лайнер;
• Растворитель и колонка не совместимы – замените растворитель или используйте предколонку;
• Перегрузка детектора – уменьшите объём пробы или увеличьте деление в порте ввода;
• Деградация пробы – двоятся только некоторые пики, при уменьшении температуры может наблюдаться уширение. Используйте дериватизацию для получения термостабильных производных;
• Смеси растворителей с большой разницей в температуре кипения и полярности – используйте только один растворитель;
• Неправильная установка колонки, неровная обрезка, негерметичность системы – заново обрежьте и переустановите колонку;
• Плохая техника ввода – часто связано с неравномерным движением поршня шприца, используйте автодозатор.

Проблема 7: Ложные пики на хроматограмме

Возможные причины:

• Грязный шприц – используйте другой шприц или промойте его более качественно;
• Грязь с септы испарителя – используйте высокотемпературную малофонящую септу;
• Образец разлагается – проверьте температурную программу, если аналиты нетермостабильны, уменьшите температуру испарителя, замените лайнер;
• Некачественная дериватизация – проверьте процедуру дериватизации;
• Плохое качество газа-носителя – используйте газ в соответствии с требованиями инструкции;
• Труднолетучие примеси – если ширина пика больше, чем у пробы с подобным удерживанием, проведите кондиционирование колонки;
• Загрязнение пробы перед вводом в хроматограф – проверьте условия хранения, отбора и закола пробы.

Проблема 8: Высокий шум и нестабильный фон

Возможные причины:

• Нестабилизированный детектор – для некоторых детекторов (например, ЭЗД) стабилизация фона может занимать несколько часов;
• Грязный детектор – проведите техническое обслуживание;
• Грязь в колонке – отсоедините колонку от детектора, установите заглушку, проведите холостой анализ. Если базовая линия – диагноз верен;
• Новая колонка не кондиционирована – выполните кондиционирование;
• Грязь с септы/лайнера испарителя – сделайте холостой анализ при комнатной температуре;
• Деструкция пробы – рост фонового сигнала после большого пика, проверьте чистоту лайнера;
• Неисправный регулятор давления в компрессоре – требуется ремонт компрессора, можно поставить дополнительный регулятор давления;
• Плохое качество газа-носителя – проведите регенерацию фильтров;
• Сильная утечка через септу сразу после вкола – изменение фона проявляется после большого пика растворителя;
• Неправильно установлена колонка – переустановите колонку;
• Некорректно заданы газы в детекторе – задайте корректный режим газов;
• Утечка при использовании МСД, ДТП или ЭЗД – чаще всего в местах подключения колонки;
• Старение филамента, лампы ФИД – замените деталь;
• Деградация септы – замените септу, для высокотемпературных анализов применяйте соответствующие расходные материалы.

Проблема 9: Утечки газа

Типичные места утечек:

• Септа испарителя – самая частая причина, требует регулярной замены;
• Места подключения колонок – гайки, штуцеры, уплотнительные кольца;
• Лайнер испарителя – разбитый лайнер пропускает газ;
• Газовые магистрали – соединения, фитинги, трубки;
• Участок «преобразователь расхода – клапан» РРГ-10 (РРГ-11) – неисправен РРГ, требуется замена;
• Линии вспомогательных газов (водород, воздух) – для пламенных детекторов.

Способы обнаружения и устранения:

• Используйте электронный течеискатель для методичной проверки каждого соединения;
• Замените уплотняющие прокладки, кольца, муфты, втулки;
• Замените или подтяните септу испарителя;
• Проверьте давление газа на входе в хроматограф – оно должно быть достаточным;
• Для предотвращения утечек регулярно проводите проверки герметичности, меняйте септы, используйте чистые газы и ловушки кислорода.

Проблема 10: Неисправности масс-спектрометрического детектора (МСД)

Если вас не устраивает работа МСД, запустите диагностические тесты для определения места возникновения проблемы. Программа протестирует МСД и сообщит, какие узлы исправны, а какие – нет. Однако проблемы с чувствительностью, обусловленные загрязнением деталей в вакуумной камере, или неправильной настройкой, с помощью ПО определить нельзя. Решение этих проблем целиком зависит от опыта оператора и степени его знания работы МСД.

Сообщение / Симптом	Возможные причины	Способы устранения
«Отсутствие форвакуума более 3-х мин»	Боковая дверца вакуумной камеры недостаточно прижата; уплотнение повреждено или загрязнено; не закрыт вентиль напуска воздуха; кольцо в вентиле повреждено; недостаточное уплотнение колонки; колонка сломалась; негерметичность уплотнений вакуумной камеры; сломался входной штуцер переходной линии; форвакуумный насос выключен или не подключён; форвакуумная линия повреждена; фланец недостаточно прижат; хомут ослаб; не подключён датчик форвакуума	Проверить все уплотнения, затянуть хомуты, подключить насос и датчики, заменить повреждённые детали, убедиться в исправности колонки
«Несоответствие параметров катода»	Катод перегорел	Переключиться на другой катод. Для источника STD соблюдать последовательность: сначала катод 1, затем катод 2. Для источника ADVIS последовательность не имеет значения
Ухудшение чувствительности МСД	Загрязнение источника ионов, линз или префильтра; износ умножителя	Провести чистку загрязнённых деталей; при исчерпании ресурса умножителя — заменить его

Когда обращаться в сервисный центр

Обращайтесь в сервисный центр, если:

• Нет сигнала детектора – неисправен усилитель или микроконтроллеры, требуется замена электроники;
• Хроматограф находится в тестовом режиме и не выходит в рабочий режим – возможно, проблема в программном обеспечении;
• Утечка в линиях вспомогательных газов, которую не удаётся устранить заменой уплотнений;
• Неисправна свеча поджига пламенных детекторов – требуется замена;
• МСД выдаёт сообщения об аварии, и диагностические тесты не помогают;
• Постепенное снижение чувствительности МСД после чистки – возможно, требуется замена умножителя;
• Регулятор не отрабатывает заданное значение расхода или давления, неисправен РРГ-10 (РРГ-11) – требуется замена;
• Проблемы с чувствительностью МСД, обусловленные неправильной настройкой – решение зависит от опыта оператора.

Важно помнить: регулярное техническое обслуживание профессиональными специалистами помогает избавиться от многих внезапных поломок. Специалисты сервисных центров имеют большой опыт, а профессиональные знания подтверждаются наличием удостоверений от производителя оборудования, гарантирующих квалификацию.

Чек-лист регулярного обслуживания

Периодичность	Операции
Ежедневно	Проверка давления газов в баллонах (не менее 0,5 МПа); визуальный осмотр на предмет утечек; проверка уровня растворителей; промывка систем от буферных солей
Еженедельно	Проверка герметичности газовых магистралей; контроль состояния септы и лайнера; проверка чистоты иглы шприца
Ежемесячно	Замена септы и лайнера испарителя; контроль состояния индикаторов газовых фильтров-ловушек; обрезка 0,5–1 м со стороны входа колонки при загрязнении
Ежеквартально	Разборка и регенерация сорбентов фильтров; чистка узлов ввода пробы и линии сброса; оценка состояния электролизного модуля генератора водорода; кондиционирование колонок
Ежегодно	Полная разборка детектора и чистка сопла; калибровка регуляторов расхода; проверка параметров шумов и предела детектирования; замена уплотнений; комплексное ТО с поверкой